Case Study : Maschinenbauer setzt AGV für innerbetriebliche Logistiktransporte ein

Knoll Maschinenbau wollte häufig frequentierte, innerbetriebliche Logistiktransporte mit Hilfe von Fahrerlosen Transportrobotern von Safelog automatisieren, um die Produktion auf effektivere Beine zu stellen.

„Wir haben uns dafür entschieden, die Einführung des Fahrerlosen Transportsystems in zwei Schritten zu realisieren“, erklärt Christian Spohn, Abteilungsleiter Automatisierung bei Knoll. „Der erste Abschnitt beinhaltete die Implementierung des Systems in den Bereichen Blech-, Ketten- und Bänderfertigung sowie Montage und die Anbindung von Kleinteilelager und Versand an diese Produktionsbereiche.“

In einem zweiten Schritt werden weitere Fertigungsbereiche mit AGVs erschlossen. Für die Realisierung des ersten Projektabschnitts wurden zwei Geräte des Typs AGV L1 und ein Gerät des Typs AGV M3 von Safelog verwendet.

In der Blechfertigung wird das AGV M3 zur Bewirtschaftung von sechs Bahnhöfen im Rahmen eines verbindlich getakteten Rundkurses eingesetzt. Das Projektteam definierte fünf Haltepositionen in unterschiedlichen Produktionsbereichen sowie das Blechlager als Start- und Endpunkt jeder Runde. Der Mobile Transportroboter befördert dabei einen Trolley, der über fünf Ablagefächer verfügt. Diese sind jeweils einer Station fest zugewiesen.

„Pro Station haben wir eine fixe Standzeit definiert. In diesem Zeitraum können die Werker das für sie bestimmte Material entladen und bereits bearbeitete Halbzeuge auf dem Wagen verstauen“, erklärt Spohn den Ablauf. „Abholung und Anlieferung erfolgen somit in einem einzigen, genau getakteten Prozessschritt.“ Sind alle Stationen durchlaufen, bringt das AGV M3 den Trolley zum Entladebahnhof am Blechlager. Die Verweildauer am Lager wird zum Zwischenladen der Batterien genutzt. Falls es zu Verzögerungen im geplanten Ablauf kommt, kann die Standzeit am Lager auch verkürzt werden, um das nächste Intervall pünktlich zu starten.

„Die Überwachung der Taktzeiten an den einzelnen Haltepositionen erfolgt über die SAP-Steuerungssoftware unseres Partners Flexus“, erläutert Maximilian Kalk, Safelog-Projektleiter. „Sobald das System eine Verzögerung festgestellt hat, macht das AGV den Werker durch akustische Signale darauf aufmerksam.“ Auf diese Weise konnten ein verbindlicher Prozessablauf etabliert und die zeitlichen Vorgaben für die Dauer eines Rundlaufs eingehalten werden.

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Während in der Blechfertigung die Einhaltung strikter Taktzeiten gefordert war, sollten die beiden AGV L1 auf Abruf zur Verfügung stehen, um anfallende Transporte zu übernehmen. Dreh- und Angelpunkt sind zwei Bahnhöfe mit Ladestation, an denen die Fahrerlosen Transportsysteme auf Aufträge warten. Die Scharnierbänder und Ketten mit einem Gewicht von bis zu 1.000 kg werden auf anwendungsspezifisch konstruierte Schwerlasttrolleys verladen. Ist ein Auftrag komplett, fordert der Werker über die SAP-Benutzeroberfläche seines PCs die Abholung an. Das FTF unterfährt den Trolley und dockt für den Transport mittels Hubsäulen an vier Verbindungspunkten an, sobald die Infrarot-Überwagenerkennung signalisiert, dass die korrekte Position erreicht ist.

Mögliche Zielorte sind das Warenlager, die Fertigung sowie die Versandabteilung. „Die größte Herausforderung bei diesem Teil des Projekts war die Genauigkeit, mit der die Trolleys an den Be- und Entladestationen positioniert werden mussten“, erklärt Kalk. “Um einen sicheren Stand an der Verladeposition zu gewährleisten, müssen die Rollen des Trolleys millimetergenau in eine Führungsschiene eingefädelt werden.“ Am Zentrallager, dem zweiten Umschlagbahnhof, werden die Trolleys auf acht Pufferplätzen mit Bauteilen für die Anlagenmontage beladen. Ist eine Lieferung komplett, generiert der Lagerarbeiter in SAP einen Transportauftrag, indem er den QR-Code des Stellplatzes einscannt und das Ziel festlegt. „Jedem Zielort ist eine feste ID zugeordnet, die bei Auftragsgenerierung durch den Lagermitarbeiter eingegeben werden muss“, erläutert Spohn das System. „Auf die gleiche Weise veranlassen die Monteure die Abholung eines vollständig entladenen Trolleys.“

Die Länge des Wegenetzes, das die AGV dabei befahren, beträgt mehr als 2,5 Kilometer. Die Routenführung erfolgt dabei weitgehend über Konturnavigation, da es im Betrieb nur wenig Veränderung der für die Navigation notwendigen, markanten Orientierungspunkte gibt. Lediglich an einigen Stellen mit stark variierenden Konturen, wie beispielsweise im Versandlager, wird die virtuelle Spurführung durch Dreiecksreflektoren abgesichert. Diese sind mit Magneten am Hallenboden befestigt, um bei innerbetrieblichen Großtransporten leicht ab- und wieder aufgebaut werden zu können. Zur Eigenlokalisierung in der Halle orientieren sich die FTF orientieren darüber hinaus an RFID-Tags.

„Durch die Konturnavigation können alle Transporte mit den AGV L1 Geräten wege- und zeitoptimiert durchgeführt werden“, berichtet Spohn. „Ist der kürzeste Weg nicht befahrbar, wird dies durch die Steuerungssoftware an das AGV gemeldet und es wählt automatisch eine andere Route aus, um möglichst effizient ans Ziel zu gelangen.“ Insgesamt stehen den Fahrerlosen Transportrobotern dabei 2.500 Streckenvarianten zur Verfügung. „Da bei einigen Fahrmanövern eine hohe Genauigkeit gefordert ist, haben wir uns dort für eine Hybridnavigation aus Magnetspur und virtueller Spur entschieden“, erklärt Kalk eine Besonderheit. „Dies bringt große Vorteile, da die Prozesssicherheit durch das Zusammenspiel der beiden Systeme immens verbessert wird.“

Die Aufgabenverteilung sowie die Steuerung der AGVs wurde über ein intelligentes Transportleitsystem (TLS) sichergestellt, um die Transportaufträge zusammenzufassen und Leerfahrten vermeiden zu können. Die SAP-Experten der Flexus AG haben nicht nur die mobilen Transportroboter, sondern auch alle übrigen Flurförderzeuge und Routenzüge in das System eingebunden. Die von den Werkern angelegten Fahraufträge werden über einen Fahrauftragspool an alle zur Verfügung stehenden geeigneten Fahrzeuge verteilt. Die Zuweisung basiert dabei auf der aktuellen Position der Ressource und flexibel definierbaren Parametern wie Gewicht, Ladebereich oder Palettentyp des Transportguts. „Über das Transportleitsystem von Flexus werden alle eingebundenen Verkehrsteilnehmer getrackt und Zustandsmeldungen unserer AGVs wie beispielsweise Ladezustand der Batterie oder Statusmeldung eines Transportauftrags erfasst“, berichtet Kalk. Mit Hilfe der gesammelten Daten können geräteindividuelle Status- oder Fehlermeldungen gesendet oder durch die Software visualisiert werden.